編者按：2023年9月12-14日，以“綠色 持續(xù) 共生 向新”為主題的“第五屆未來能源大會”在江蘇常州武進(jìn)召開，本次大會由中國能源研究會與中國能源網(wǎng)聯(lián)合主辦。會上，緯景儲能科技有限公司產(chǎn)學(xué)研高級專家謝濱歡發(fā)表了《鋅基液流電池——低成本高安全的長時儲能電池》的主旨演講。

以下內(nèi)容根據(jù)論壇演講實錄進(jìn)行整理。

謝濱歡：在場的各位來賓，各位嘉賓，大家上午好!非常榮幸，也非常高興在這里跟大家做一些關(guān)于清潔能源技術(shù)的分享，我是來自維景儲能的謝濱歡，是在上海做鋅基液流智能制造的一家企業(yè)。

說到清潔能源不得不提到雙碳目標(biāo)，雙碳目標(biāo)大家都比較熟悉，這個里面我們比較關(guān)注的是雙碳目標(biāo)里面對咱們國家的挑戰(zhàn)，這個挑戰(zhàn)，我們認(rèn)為先看一下雙碳目標(biāo)，雙碳目標(biāo)大家都知道是3060，30是碳達(dá)峰，60是碳中和，但是碳要降下來，但是經(jīng)濟(jì)不能跟著碳降下來，所以紫色這條線就是GDP的增長曲線。我們認(rèn)為GDP的經(jīng)濟(jì)要一直持續(xù)地發(fā)展，這個曲線是向上的曲線。黃色是電力消耗的曲線，通常都是根據(jù)經(jīng)濟(jì)增長是呈比較正比的關(guān)系，所以電力消耗持續(xù)有上行的趨勢。

但是我們的碳達(dá)峰要求碳降下來，實際上碳的來源目前70%還是產(chǎn)生電力的，所以我們的目標(biāo)就是怎么樣讓這兩條曲線脫鉤，我們看一下現(xiàn)在不同的行業(yè)里面碳排放的占比。

電力占到了將近一半，45%的比例，我們要完成雙碳目標(biāo)，對能源結(jié)構(gòu)要做出大刀闊斧的改革，尤其是電力能源的結(jié)構(gòu)，既要保障日益增長的電力供應(yīng)，又要滿足綠色低碳的要求，這里面有雙重的壓力和挑戰(zhàn)，用電量的劇增同時滿足雙碳的目標(biāo)。

所以能源結(jié)構(gòu)的改革勢在必行，我們看一看現(xiàn)階段電力能源的結(jié)構(gòu)，這個是來自《新型電力系統(tǒng)發(fā)展白皮書》當(dāng)中對于2022年全國各類電源裝機(jī)和發(fā)電量的占比，可以看到現(xiàn)在火電的高碳能源占據(jù)著半壁江山。所以在雙碳目標(biāo)下必須大幅度地提高清潔能源的占比，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，這里有一個比喻，我覺得比較形象就是對于新型能源體系安全是前提，清潔低碳是方向，新能源是主力軍，新型電力系統(tǒng)是主戰(zhàn)場。

剛剛說要大幅度提高清潔能源的占比，到底要提高到什么程度才能比較完美的實現(xiàn)雙碳目標(biāo)呢?這里有一個統(tǒng)計，這是來自一些公開數(shù)據(jù)的整理，說我們要完成3060雙碳目標(biāo)，首先到2025年倒推過來，非化石能源、清潔能源的占比要達(dá)到30%，到2030年到50%，到2060年要超過80%，這樣才能夠比較完美的實現(xiàn)雙碳目標(biāo)。

這么高清潔能源的占比，會帶來什么問題呢?我們說風(fēng)電和光伏的規(guī)模應(yīng)用是有一些痛點的。新能源發(fā)電有天生的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性，右上角的這張圖片是典型的熱風(fēng)光的曲線，可以看到波動非常強(qiáng)，或者說光伏的發(fā)電，白天陽光比較強(qiáng)烈的時候，發(fā)電就會比較高，晚上沒有光了就不發(fā)光了，所以這種天生的隨機(jī)性和不穩(wěn)定性，就會造成新能源發(fā)電輸出功率頻繁的變化，會造成電壓的波動和閃變等等。這些難以控制的因素，往往會對現(xiàn)有的傳統(tǒng)電力系統(tǒng)造成比較大的沖擊。除此之外，包括風(fēng)光出力和用電峰谷不太匹配，也會造成棄風(fēng)、棄光。解決方案是什么呢?《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》里面也提到了要提升電力系統(tǒng)的靈活性，構(gòu)建安全高效、清潔低碳、柔性靈活、智慧融合的新型電力系統(tǒng)，同時在今年7月份，中央深改委會議當(dāng)中又強(qiáng)調(diào)了深化電力體制改革，要構(gòu)建靈活智能的新型電力系統(tǒng)，不管是靈活還是柔性靈活、靈活智能都強(qiáng)調(diào)了靈活、柔性的電力系統(tǒng)。

靈活、柔性的電力系統(tǒng)里面儲能就是重要的環(huán)節(jié)，這里展示的是傳統(tǒng)的“源網(wǎng)三者”的電力系統(tǒng)，源就是電源側(cè)、發(fā)電側(cè)，網(wǎng)就是電網(wǎng)側(cè)，到了用電端就是用戶側(cè)，就是源網(wǎng)和三者，未來我們要構(gòu)建柔性靈活的電力系統(tǒng)，就要在這三個環(huán)節(jié)當(dāng)中加入儲能的環(huán)節(jié)，因為儲能可以大大提高每一側(cè)的靈活性和柔性。

電源測采用風(fēng)光+儲能就可以大幅度提高清潔能源利用效率。用戶側(cè)可以把儲能作為“超級充電寶”做能量時移和削峰填谷的作用。

新能源到底占比多少配上儲能呢?國際能源署給出指導(dǎo)意見，當(dāng)新能源占比超過15%之后，其實對電網(wǎng)的沖擊就會比較大，就需要引入儲能。咱們國家現(xiàn)在到了哪個階段呢?2023年上半年通過一些公開數(shù)據(jù)的發(fā)布，中國全社會用電量當(dāng)中風(fēng)光發(fā)電量的占比已經(jīng)超過了15%，達(dá)到了接近17%的比例，所以目前來講儲能就變成比較剛需的環(huán)節(jié)。

現(xiàn)在儲能既然變成剛需，有沒有問題呢?有挺嚴(yán)重的問題，我這里寫了一個字就是“貴”，這個挑戰(zhàn)非常大，非常貴，這邊是一個能源的“不可能三角”，這個“不可能三角”展示了咱們對理想能源的一些追求，就是希望一種能源既能夠供應(yīng)安全，又能夠綠色低碳，同時能夠價格可及。

我們看到左邊，咱們國家的資源稟賦是“富煤平油少氣”，石油和天然氣緊扣的依賴度非常高，目前國家的電力主要來自于煤炭，煤炭的儲量相對比較豐富，所以對咱們國家的戰(zhàn)略來說，可以滿足供應(yīng)安全，同時價格比較平價，現(xiàn)在煤電上班的度電成本是4毛錢左右，價格還是可及的，但是最大的問題就是不滿足綠色低碳，非常的高碳，所以要減少煤炭發(fā)電的比例，用風(fēng)光發(fā)電，但是風(fēng)光發(fā)電目前如果單純的風(fēng)光發(fā)電來說，自己發(fā)電的成本已經(jīng)很低了，可以低到1毛錢到2毛錢左右非常低的水平。但是如果將來風(fēng)光配上儲以后，目前風(fēng)光配儲的成本是差不多1塊錢，這是不太承受得了的成本，未來的目標(biāo)就是風(fēng)光配儲之后的成本能夠跟現(xiàn)在的煤炭發(fā)電的成本一致，或者說比現(xiàn)在煤炭的發(fā)電成本更小一些，到4毛錢以下，3毛多的程度，就可以比較好地解決能源的“不可能三角”，變成能源的“可能三角”，所以這是目前比較大的挑戰(zhàn)。

剛剛說到儲能，變成了一個剛需，而且非常有必要，同時也有挑戰(zhàn)，從去年下半年開始，整個國家層面、地方層面，包括政策層面都對儲能有一些非常多的關(guān)注和特別大力的支持。去年年底的中央經(jīng)濟(jì)工作會上，習(xí)近平主席就提出了“要統(tǒng)籌布局電力的源網(wǎng)荷儲，加快建立新型電力系統(tǒng)”，在前段時間的全國生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會上又重申了這個觀點，我們要構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系，加快構(gòu)建新型電力系統(tǒng)。

今年李強(qiáng)總理多次調(diào)研了儲能企業(yè)，一次是4月份調(diào)研了海博思創(chuàng)，第二次是6月份調(diào)研了大連融科，這里提到了液流電池對于能源轉(zhuǎn)型的重大意義。

除此之外，中央在其他工作會議上也多次強(qiáng)調(diào)了儲能設(shè)施建設(shè)對新型電力系統(tǒng)和能源安全的重要性。

這是我們自己統(tǒng)計的2021年上半年到現(xiàn)在，國家層面和地方層面直接跟儲能相關(guān)政策出臺的數(shù)量，主要想要表達(dá)一下出臺的數(shù)量和密度都非常高，尤其是從2022年下半年開始到現(xiàn)在，基本上是處于一個直線上升的水平，可以看到儲能的重要性以及國家對于儲能支持的力度。

這里展示了比較典型的廣東省，在《廣東省推動新型儲能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的指導(dǎo)意見》里面，是第一個在地方層面里面提到了萬億儲能產(chǎn)業(yè)概念的政策，提到2027年全省新型儲能產(chǎn)業(yè)營收達(dá)到1萬億元，裝機(jī)規(guī)模達(dá)到400萬千瓦，這個政策出來以后，在儲能行業(yè)里面引起了非常大的關(guān)注。

我們測算了一下，到底中國儲能設(shè)備市場的規(guī)模有多少，為什么地方層面就可以在一個省級就可以提出萬億儲能的政策里面，這個里面我們是比較保守的估算，按照政策目標(biāo)的非化石能源占比，到2025年30%推算到非化石能源的發(fā)電量、裝機(jī)量，按照配20%的儲能來算，這樣算下來的話，我們僅僅到2025年中國的發(fā)電側(cè)的儲能就擁有超過1萬億人民幣的市場了。這個里面剛剛說到是保守的估算，一是按照政策目標(biāo)的占比，實際的比例應(yīng)該會大于政策的目標(biāo)，同時我們只算到了發(fā)電側(cè)，現(xiàn)在電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)的儲能市場蓬勃發(fā)展，所以到2030年市場規(guī)模會超過10萬億，甚至比10萬億還要更多一些。

我們看一下現(xiàn)在新能儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢是到了哪個點呢?這里引用了比較經(jīng)典的生命周期理論，我們認(rèn)為目前的新型儲能產(chǎn)業(yè)在咱們國家是到了驗證期到成長期，成長期到爆發(fā)的階段，未來要經(jīng)歷哪些變化或者哪些成長和發(fā)展呢?一是技術(shù)路線會多點開花，二是各類技術(shù)會趨于成熟，三是產(chǎn)業(yè)鏈趨于完善，四是降本增效速度加快，五是規(guī)模占比越來越大，六是應(yīng)用場景更加多元，七是行業(yè)壁壘逐漸提高。

我們看看國內(nèi)儲能建設(shè)發(fā)展路徑是什么?《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》當(dāng)中明確了儲能側(cè)的發(fā)展路徑實際上從短時到長時，從日內(nèi)平衡到日以上的平衡，以及到覆蓋全周期的多類型儲能協(xié)同運(yùn)行的路徑。

除了國家之外，全世界各國都在大力發(fā)展長時儲能的技術(shù)，以美國為例，也是來自《新型電力系統(tǒng)發(fā)展藍(lán)皮書》當(dāng)中，2025年美國儲能預(yù)計功率是2億千瓦，容量是12億千瓦時。不同時長的儲能配置可以看到基本上4小時以上的儲能就是長時儲能，超過4小時、6小時、8小時的儲能的配置到2050年美國會占到78%非常高的比例。所以這個長時儲能對于提高電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力和消納能力是非常重要的。

為什么是必需和重要的呢?4小時以上的長時儲能將成為新能源的最佳搭檔，是因為我們的可再生能源并網(wǎng)的比例會逐漸提升，這是一個典型的一天用電的負(fù)荷，這是典型的光伏發(fā)電的曲線，這個是風(fēng)電的曲線，我們把光伏和風(fēng)電的曲線做一個加和，和用電負(fù)荷做一個對比就可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在在主要發(fā)電時段和高峰用電時段有錯位，存在4小時以上的供需落差，所以相較于短時儲能，長時儲能確實才會更好的實現(xiàn)電力平移，起到平衡電力系統(tǒng)規(guī)模化、存儲電力的作用。

同時，在咱們國內(nèi)的地方政策里面，4小時以上的長時儲能的需求也已經(jīng)成為趨勢，這里羅列了一部分，在政策里面提出了4小時以上的儲能需求的政策，可以看到目前主要集中在風(fēng)光資源比較豐富的地區(qū)，但是未來這個趨勢一定會非?？焖俚赜幸粋€蔓延的趨勢。

這個是來自趙天壽院士的報告，長時儲能這么重要，目前長時儲能有什么要求?這是比較典型的三類適合長時儲能，并且技術(shù)比較成熟的長時技術(shù)路線，包括抽水儲能、壓縮空氣儲能、鋰電池儲能。

抽水儲能和壓縮空氣儲能這兩類物理儲能實際上都是抽水，水和壓縮空氣，一個電能跟水勢能互相的轉(zhuǎn)化，壓縮空氣是電能和空氣內(nèi)能的轉(zhuǎn)化，它們共同的特點就是能量載體、水和空氣都是可流動的流量和功率是解耦的，這個對于長時儲能非常重要。但是抽水蓄能和壓縮空氣儲能通常來講都會受到地理條件的限制，我們就看不太受地理條件限制的鋰電池儲能，鋰電池儲能是電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化，但是問題是第一能量載體不可流量，二是容量和功率是強(qiáng)關(guān)聯(lián)的，所以我們現(xiàn)在就要討論不受地域限制的電化學(xué)儲能，怎么樣能夠像抽水蓄能和壓縮空氣儲能一樣的實現(xiàn)長時儲能的要求呢?

這里羅列了比較常見的各類的儲能技術(shù)的應(yīng)用場合，我們可以看到液流電池就是其中比較好的解決方案，可以滿足長時儲能需求，也是電化學(xué)的儲能技術(shù)。什么是液流電池呢?它是大規(guī)模的電化學(xué)儲能裝置，跟鋰電不一樣，鋰電可以做動力電池，當(dāng)然它也是從動力電池來的，液流電池不能做動力電池，也不能做非常小型化的，這是跟鋰電不一樣的。但是液流電池優(yōu)勢和特點是在于它是反應(yīng)的活性物質(zhì)是存儲在左右兩個正負(fù)電解液當(dāng)中，是利用正負(fù)極兩側(cè)溶液當(dāng)中的活性物質(zhì)的氧化還原狀態(tài)的改變，可逆的氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)充放電。所以右邊這兩幅圖片是我們產(chǎn)品的形態(tài)，基本上都是長這樣，上面放電堆，下面就是電解液，下面放的是容量模塊，上面放的是功率模塊。這樣的設(shè)計或者這樣反應(yīng)的原理就使得功率和儲能容量設(shè)計是相對獨立的。

這里有一個更詳細(xì)的展示，液流電池的功率和容量解耦的，這個解耦可以使得這個容量的邊際成本比較低，首先看這個功率與容量解耦的意思，最左邊上面的圖片，液流電池怎么調(diào)節(jié)輸出功率呢?如果增加輸出功率，我可以不改變儲罐和電解液，我只要增加電池模塊就可以了。如果增加容量的話，我電池的模塊可以不用變，只要增加儲罐和電解液就可以了，這就是為什么功率和容量解耦的原因和解耦的方式。

容量邊際成本低就是源于解耦，最右邊展示的這個圖片，這個單位沒有實際的意義，就是做一個展示。上面彎曲的曲線是液流電池的曲線，下面是功率和容量強(qiáng)相關(guān)的曲線，這個意思就是說最最開始，我們到了4小時，4小時之前，趨勢液流電池投入的成本是高于強(qiáng)關(guān)聯(lián)的鋰電，大于4小時，或者不一定4小時，或者某一個時間點以后，因為容量邊際成本會下降，就是容量大了之后，因為不需要動電池的模塊，所以在交點交集之后，成本就下降了這個就是容量邊際成本低，并且更適合長時儲能的原因。同時有一個非常大的優(yōu)點，就是本質(zhì)安全，本質(zhì)安全就是完全沒有燃爆的風(fēng)險，因為水質(zhì)電解液，不可燃，沒有燃燒和爆炸風(fēng)險，所以液流電池就非常適合于大規(guī)模和大容量的長時儲能的應(yīng)用場景。

安全性和經(jīng)濟(jì)性是制約儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的兩個關(guān)鍵核心因素，安全是命脈，國內(nèi)外的儲能電站起火爆炸事故時有發(fā)生，大家都比較熟悉，對于電力系統(tǒng)來講，安全一定是重中之重，所以安全是命脈。液流電池因為是本質(zhì)安全的，所以在安全上面沒有任何問題。經(jīng)濟(jì)性是最關(guān)鍵的問題，所以現(xiàn)在要提高經(jīng)濟(jì)性是液流電池發(fā)展的關(guān)鍵要素，經(jīng)濟(jì)性是動力，LCOS就是全生命周期度電成本，降低LCOS是提高儲能經(jīng)濟(jì)性非常關(guān)鍵的因素。我們從公式里面看到如何降低度電成本，我們知道提高循環(huán)壽命，提高系統(tǒng)效率，降低資本的投入，這些都是我們降本比較關(guān)鍵的路徑。

現(xiàn)在液流電池是處在什么樣的發(fā)展階段呢?我們把儲能的技術(shù)，做一個排隊，第一梯隊、第二梯隊、第三梯隊，第一梯隊是抽水蓄能，最成熟。第二梯隊就是新型儲能里面的電化學(xué)儲能、鋰電、壓縮空氣等等，液流電池就處于第二梯隊里面商業(yè)化的初期，我們看看占比就可以看到，這是來自國家能源局截至今年6月底統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，中國新型儲能裝機(jī)規(guī)模占比，鋰電占到了97%絕對的主體地位，剩下的3%里面，液流電池只占到1.1%，剛剛分享了液流電池的趨勢，所以我們說液流電池雖然目前處于商業(yè)化初期，但是前景非常廣闊。

接下來簡單過一下維景儲能在做的事情，我們做電池本體，這個是電池的形態(tài)，最主要的特點，除了液流電池都有的本質(zhì)安全，適合長時之外，最大的特點就是技術(shù)的成本比較低，因為我們用的是鋅和鐵價格比較穩(wěn)定的原料，讓我們電解液的成本在系統(tǒng)里面的占比比較低，也非常的有利于我們降低儲能系統(tǒng)的成本。

安全性，這里也引用了美國消防協(xié)會安全等級評估，數(shù)字越高越危險，數(shù)字越低越安全，可以看到液流電池是一個不燃不爆的技術(shù)。

(如圖)這是我們目前在全國的布局，總部和研發(fā)中心都在上海，北京有辦公室，第一條產(chǎn)線是在江蘇鹽城，在珠海“超G工廠”也已經(jīng)開始投產(chǎn)了，臨沂的“超G工廠”，并且在宜昌、贛州、三明“超G工廠”都已經(jīng)開工和規(guī)劃完成了。

這里展示的是第一條在鹽城的智能制造產(chǎn)線正式啟用視頻，是今年1月份啟用的，那個時候液流電池還沒有發(fā)展到現(xiàn)在這么受關(guān)注和蓬勃發(fā)展的階段，那個時候液流電池的智能制造產(chǎn)線更沒有先例，當(dāng)時做這條產(chǎn)線還是花費(fèi)了很多的功夫和精力，我們就做出來了，這條產(chǎn)線非常好的做快速的迭代以及對于其他超G工廠的復(fù)制。

這是在珠海的“超G工廠”全面投產(chǎn)之后，產(chǎn)能可以超過6WGh，現(xiàn)在是市場逐漸投產(chǎn)的階段，這個是山東臨沂吉瓦級工廠，今年10月份會投產(chǎn)。

我們之所以規(guī)?；纳a(chǎn)，因為規(guī)?；a(chǎn)才能帶動上下游產(chǎn)業(yè)鏈的降本，我們也可以助力生態(tài)合作伙伴在能源和生態(tài)的價值鏈上一起取得更大的商業(yè)回報。

這是我們之前的項目，這是第一個在江西上饒2021年10月份并網(wǎng)成功的光伏配儲的項目，這個是山東日照的光伏配儲的項目。維景儲能這幾年發(fā)展過程當(dāng)中，獲得了各種各樣的榮譽(yù)，就不一一的說了，我們也擔(dān)任了上海市未來產(chǎn)業(yè)新型儲能專委會的執(zhí)行副主任，并且入選了第三批國家能源領(lǐng)域首臺(套)重大技術(shù)裝備(項目)名單，這個對我們來說是非常大的鼓勵，我們也是唯一一家以裝備進(jìn)入到這個名單當(dāng)中儲能的企業(yè)，并且我們是唯一的單位。

除此之外，我們還獲得了“專精特新”和國家級的“專精特新”小巨人的認(rèn)定，也入選了2023中國獨角獸企業(yè)。

我們的理想就是能夠以更低成本、更高安全的儲能電池實現(xiàn)安全、清潔、平價的未來能源，把能源的“不可能三角”變成能源的“可能三角”，在2025年將提供超過180億度綠電和減少超過1000萬噸的碳排放。

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